DE60102269T2

DE60102269T2 - Öl-basierte härtbare Spottingflüssigkeit

Info

Publication number: DE60102269T2
Application number: DE60102269T
Authority: DE
Inventors: James E. Griffith; Ricky A. Cox; Jiten Chatterji; Jr. John L. Dennis
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: EP1176183A3; EP1176183A2; US20020035041A1; CA2353771C; EP1176183B1; NO20013627L; DE60102269D1; CA2353771A1; US6315042B1; US6524384B2; NO20013627D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ölbasierte, verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeitszusammensetzungen für die Anwendung während des Auszementierens von Bohrlöchern.
Hydraulische Zementzusammensetzungen werden allgemein während der Konstruktion von Öl- und Gasbohrlöchern angewendet. Hydraulische Zementzusammensetzungen werden dabei zum Beispiel in primären Zementierverfahren angewendet, wobei Bohrgestänge wie zum Beispiel Verrohrungen und Futterrohre in Bohrlöcher einzementiert werden. Während des Durchführens solcher primärer Zementierverfahren wird eine hydraulische Zementzusammensetzung in den ringförmigen Raum zwischen den Wänden eines Bohrlochs und den Außenoberflächen eines darin befindlichen Bohrgestänges eingepumpt. Die Zementzusammenfassung wird dann in dem ringförmigen Raum belassen, wo sie sich verfestigen kann und eine ringförmige Schicht von ausgehärtetem, im Wesentlichen undurchlässigen Zement formt. Diese Zementschicht stützt das Bohrgestänge physisch und positioniert dasselbe innerhalb der Wände des Bohrlochs und verbindet die Außenoberflächen des Bohrgestänges mit den Wänden des Bohrlochs, wobei ein unerwünschter Durchfluß von Flüssigkeiten zwischen Zonen oder Formationen, welche von dem Bohrloch penetriert werden, verhindert wird.
Während des Bohrens von Bohrlöchern wird eine Reihe von Spülschlämmen angewendet. Ölbasierte Spülschlämme werden normalerweise in Anwendungen angewendet, wo die Durchlässigkeit der produzierenden Formationen beschädigt würde, wenn dieselben Formationen mit wasserbasierten Spülschlämmen in Kontakt geraten würden. Es ist innerhalb dieser Industrie heutzutage jedoch Routine, wasserbasierte verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeiten zu verwenden, welche mit den ölbasierten Spülschlämmen nicht kompatibel sind und oft Bohrlochstabilitätsprobleme und eine Beschädigung der Durchlässigkeit produzierender Formationen verursachen.
Während des Bohrens eines Bohrlochs wird der angewendete Spülschlamm durch das Bohrgestänge und die Bohrkrone hindurch und dann durch das Bohrloch hindurch an die Erdoberfläche hinauf zirkuliert. Der Spülschlamm schmiert dabei die Bohrkrone und befördert Schnittstücke an die Erdoberfläche, wo dieselben Schnittstücke und Gas aus dem Spülschlamm entfernt werden. Obwohl solche Spülschlämme nicht verfestigungsfähig sind, d. h. sie härten in einem statischen Zustand nicht zu harten, undurchlässigen Massen aus, steigt doch die Gelstärke solcher Spülschlämme mit der Zeit an. Wenn die Gesamttiefe eines Bohrlochs gebohrt worden ist, werden das Bohrgestänge und die Bohrkrone normalerweise aus dem Bohrloch entfernt und der Spülschlamm wird in dem Bohrloch belassen, wo derselbe einen hydrostatischen Druck auf durchlässige Formationen ausübt, welche von dem Bohrloch penetriert werden, und verhindert dadurch einen Einfluß von Formationsflüssigkeiten in das Bohrloch hinein.
Das nächste Verfahren während des Komplettierens des Bohrlochs beinhaltet normalerweise das Einführen eines Bohrgestänges, d. h. einer Verrohrung, in das Bohrloch. Je nach der Tiefe des Bohrlochs und der Tatsache, ob während des Einführens des Bohrgestänges in dasselbe Probleme angetroffen wurden, kann der Spülschlamm für eine Zeitspanne von bis zu 2 Wochen relativ statisch innerhalb des Bohrlochs verbleiben. Während dieser Zeit steigert sich die Gelstärke des stagnierenden Spülschlamms progressiv, wobei Abschnitte desselben Spülschlamms in dem Bohrloch mit der Zeit immer schwerer zu verdrängen sind.
Wenn das Bohrgestänge in das Bohrloch eingeführt worden ist, besteht das nächste Verfahren normalerweise aus dem primären Zementieren. Dies bedeutet, dass das innerhalb des Bohrlochs positionierte Bohrgestänge durch das Einpumpen einer Zementzusammensetzung durch dasselbe Bohrgestänge und in den Ringraum zwischen dem Bohrgestänge und den Wänden des Bohrlochs hinein einzementiert wird, wobei der Spülschlamm innerhalb des Ringraums von der Zementzusammensetzung aus demselben verdrängt wird. Obwohl schon eine Reihe von Techniken für das Verbessern der Verdrängung des Spülschlamms aus dem Ringraum entwickelt wurde, werden Teile des Spülschlamms innerhalb des Bohrlochs von der Zementzusammensetzung umlaufen, wenn der Spülschlamm aufgrund seines statischen Verbleibens in dem Bohrloch über einen langen Zeitraum hinweg eine größere Gelstärke entwickelt hat. Da der Spülschlamm nicht verfestigungsfähig ist, d. h. er härtet nicht zu einer festen Masse aus, können Formationsflüssigkeiten in das Bohrloch eintreten und durch dasselbe hindurchfliessen, was höchst unerwünscht ist.
Es werden deshalb seit jeher verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeitszusammensetzungen entwickelt und für verschiedene Zwecke in Bohrlöchern angewendet, wobei diese das frühzeitige Verdrängen von Spülschlämmen aus Bohrlöchern einschliessen. Wie weiter oben jedoch schon erwähnt sind diese verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeiten wasserbasiert und beinhalten Hochofenschlacke und andere hydraulische Komponente, welche bei relativ niedrigen Temperaturen langsam aushärten, d. h. bei Temperaturen unter ungefähr 32°C (90°F). Schlackehaltige verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeiten sind ausserdem wenig tolerant gegenüber von verunreinigten Zementzusammensetzungen, d. h. wenn Bohrlochzement mit solchen Anbohrflüssigkeiten gemischt wird, wird die Anbohrflüssigkeit sich vorzeitig verfestigen. Um eine schlackehaltige Anbohrflüssigkeit an einer solchen vorzeitigen Verfestigung zu hindern, muss deshalb ein besonders starker Verfestigungsstaufstoff zu der Anbohrflüssigkeit hinzugefügt werden, und die Anbohrflüssigkeit muss mit Hilfe einer Distanzflüssigkeit von der -Zementzusammensetzung getrennt werden. Wenn ein Mischen der Zementzusammensetzung und des Verfestigungsstaustoffes auftritt ist es auch möglich, dass die Zementzusammensetzung von dem starken Verfestigungsstaustoff innerhalb der Anbohrflüssigkeit am Verfestigen gehindert wird.
Es besteht deshalb ein Bedarf für ölbasierte, verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeitszusammensetzungen, welche in Bohrlöchern angewendet werden können, die mit ölbasierten Spülschlämmen gebohrt wurden, und mit welcher Bohrlochzementierprobleme der weiter oben beschriebenen An bei Untergrundtemperaturen von über 32°C (90°F) verhindert werden können.
Die vorliegende Erfindung bietet eine ölbasierte, verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeit für die Anwendung während des Auszementierens von Bohrlöchern, welche das Folgende umfasst: einen oberflächenaktiven Emulgator für das Emulgieren des vorgenannten Öls mit Wasser, wobei eine ölexterne Emulsion geformt wird; einen oberflächenaktiven Entemulgator, welcher die vorgenannte ölexterne Emulsion entemulgiert, wenn die Emulsion mit externem Wasser in Kontakt gerät; eine hydraulische verfestigungsfähige Komponente, welche aus einer Flugasche der Klasse ASTM C oder einer gleichwertigen Flugasche, oder aus einer Flugasche der Klasse ASTM F oder einer gleichwertigen Flugasche ausgewählt wird, zusammen mit einer Kalziumquelle; und Wasser, welches aus Frischwasser und Salzwasser ausgewählt wird und in einer für das Formen eines Schlamms mit einer Dichte von 1.4 × 10³ bis 1.8 × 10³ kg/m³ (12 bis 15 Pfund pro Gallone) ausreichend großen Menge vorhanden ist.
Die ölbasierten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind kompatibel mit ölbasierten Spülschlämmen. Die ölbasierten Anbohrflüssigkeiten sind ausserdem sehr tolerant gegenüber von verunreinigten Zementzusammensetzungen, und die Anwendung von Verfestigungsstaustoffen ist als ein Resultat dieser Tatsachen nicht erforderlich. Wenn eine ölbasierte verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeitszusammensetzung der vorliegenden Erfindung von einer Bohrlochzementierzusammensetzung verdrängt wird, ist eine Distanzflüssigkeit zwischen der Anbohrflüssigkeit und der Bohrlochzementzusammensetzung ausserdem unnötig, und es ist weiter nicht erforderlich, eine Distanzflüssigkeit für das Verbessern der Anbohrflüssigkeitsverdrängung anzuwenden, da mögliche vorbeifliessende Anbohrflüssigkeit sich mit der Zeit ohnehin verfestigen wird.
Die vorliegende Erfindung bietet ausserdem eine Methode für das Einzementieren eines Bohrgestänges wie zum Beispiel einer Verrohrung in ein Bohrloch, welches ölbasierte Spülschlämme beinhaltet, wobei dieselbe Methode das Folgende umfasst:

(a) das Einpumpen einer verfestigungsfähigen, ölbasierten Anbohrflüssigkeitszusammensetzung der vorliegenden Erfindung in das vorgenannte Bohrloch, für das Verdrängen von mindestens einem Teil des vorgenannten Spülschlamms aus dem vorgenannten Bohrloch, und daher das Verhindern des Verbleibens des vorgenannten Spülschlamms in den Spalten oder anderen durchlässigen Zonen innerhalb des vorgenannten Bohrlochs und das progressive Steigern der Gelstärke innerhalb desselben über einen bestimmten Zeitraum hinweg;
(b) das Einführen des einzuzementierenden vorgenannten Bohrgestänges in das vorgenannte Bohrloch, wobei das vorgenannte Bohrgestänge und das Bohrloch zumindest zum Teil mit der vorgenannten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeit gefüllt werden;
(c) das Pumpen und Verdrängen der vorgenannten Zementzusammensetzung durch das vorgenannte Bohrgestänge und in den Ringraum zwischen dem vorgenannten Bohrgestänge und den Wänden des vorgenannten Bohrlochs hinein, wobei der vorgenannte Spülschlamm und die vorgenannte verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeitszusammensetzung innerhalb des vorgenannten Bohrgestänges und dem vorgenannten Ringraum aus denselben verdrängt wird, ausser derjenigen Abschnitte der vorgenannten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzung, welche in Spalten oder anderen durchlässigen Zonen derselben zurückbleiben mag; und
(d) das Belassen der vorgenannten Zementzusammensetzung in dem vorgenannten Ringraum und das Belassen der verbleibenden verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzung in den vorgenannten Spalten oder anderen durchlässigen Zonen desselben für das Aushärten derselben zu einer harten, undurchlässigen Masse in denselben.

Die Bezeichnung „ölbasierte verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeit(en)" wird hier in dem Sinne angewendet, indem sie eine Flüssigkeit repräsentiert, welche sich über einen bestimmten Zeitraum hinweg zu einer undurchlässigen Masse mit einer ausreichend großen kompressiven Stärke verfestigt, und den unerwünschten Eintritt von Formationsflüssigkeiten in das Bohrloch hinein und den Durchfluß derselben durch dasselbe hindurch verhindert, welche sich aber über einen gewünschten, relativ langen Zeitraum von ungefähr 2 Tagen bis ungefähr 2 Wochen oder mehr hinweg zunächst nicht verfestigt. Innerhalb dieses Zeitraums kann ein Bohrgestänge, d. h. eine Verrohrung, in das Bohrloch eingeführt und herkömmliche Zementierverfahren abgeschlossen werden.
Das für die Aufbereitung der ölbasierten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendete Öl umfasst vorzugsweise ein oder mehrere langkettige Mineralöle. Eine besonders geeignete Mischung von langkettigen Mineralölen ist kommerziell unter dem Markennamen „ESCAID 110^TM" von der Exxon Corporation erhältlich.
Während verschiedene oberflächenaktive Emulgatoren für das Emulgieren des Öls mit Wasser angewendet werden können besteht ein besonders geeigneter oberflächenaktiver Emulgator aus Alkylphenol-Hydroxypolypxyethylen, welches kommerziell unter dem Markennamen „TERGITOL NP-C49^TM2 von der Union Carbide Corporation erhältlich ist. Dieser angewendete oberflächenaktive Emulgator ist im allgemeinen in einer Menge von ungefähr 0.01% bis ungefähr 2% Massenanteil des Wassers der Zusammensetzung in der ölbasierten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeit der vorliegenden Erfindung vorhanden, und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 0.01% bis ungefähr 1%, um noch bevorzugter in einer Menge von 0.05%.
Der oberflächenaktive Entemulgator, welcher die ölexterne Emulsion entemulgiert, wenn dieselbe Emulsion mit externem Wasser aus der Zementzusammensetzung in Kontakt gerät, besteht vorzugsweise aus einem ethoxylierten Alkylakoholglycolether, welcher mit ungefähr 3 bis ungefähr 10 Molen von Ethylenoxid ethoxyliert wird, wobei der Alkylakohol ungefähr 12 bis 16 Kohlenstoffatome beinhaltet. Ein solcher oberflächenaktiver Entemulgator ist kommerziell unter dem Markennamen „SURFONIC^® L24-7" von Huntsman Petrochemical Co erhältlich. Der angewendete oberflächenaktive Entemulgator ist in der ölbasierten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeit im allgemeinen in einer Menge von ungefähr 0.01% bis ungefähr 1% Massenanteil des Öls innerhalb der Zusammensetzung vorhanden, und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 0.01% bis ungefähr 0.5%, und am bevorzugten in einer Menge von 0.024%.
Flugasche wird mit Hilfe der Saugluftverbrennung von pulverierter Kohle produziert. Die Flugasche, welche in den Abgasen enthalten ist, wird zum Beispiel mit Hilfe von elektrostatischen Ausscheidern gewonnen. Flugasche der Klasse ASTM C oder eine gleichwertige Flugasche enthält sowohl Silika wie auch Kalk, und formt eine zementartige Mischung, wenn dieselbe mit Wasser gemischt wird, d. h. sie härtet zu einer harten, undurchlässigen Masse aus, d. h. zu Kalziumsilikathydrat. Flugasche der Klasse ASTM F enthält keinen Kalk, und es ist deshalb eine Kalziumionquelle erforderlich, bevor dieselbe eine zementartige Zusammensetzung mit Wasser formt. Im allgemeinen wird Kalk mit einer Flugasche der Klasse F oder einen gleichwertigen Flugasche in einer Menge von ungefähr 5% bis ungefähr 50% Massenanteil der Flugasche gemischt. Von den zwei Formen von Flugasche, welche kommerziell erhältlich sind, d. h. von den Klassen ASTM C oder ASTM F, wird die Klasse ASTM F zusammen mit Kalk für die Anwendung gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein bevorzugt. Die angewendete Flugasche ist im allgemeinen in einer Menge von ungefähr 35% bis ungefähr 85% Massenanteil des Öls innerhalb der Zusammensetzung in derselben vorhanden, und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 55% bis ungefähr 65%, und am bevorzugsten in einer Menge von ungefähr 58.33%. Wenn Flugasche der Klasse ASTM F angewendet wird, wird vorzugsweise hydrierter Kalk in einer Menge von ungefähr 5% bis ungefähr 50% Massenanteil der Flugasche der Klasse ASTM F zusammen mit derselben in der Zusammensetzung angewendet, und vorzugsweise in einer Menge von ungefähr 10% bis ungefähr 20%, und am bevorzugsten in einer Menge von 15%.
Wie schon erwähnt kann das in den ölbasierten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeiten der vorliegenden Erfindung angewendete Wasser sowohl aus Frischwasser wie auch aus Salzwasser bestehen, was jedoch von der jeweiligen Dichte der gewünschten Zusammensetzung abhängen wird. Die Bezeichnung „Salzwasser" wird hierin in dem Sinne angewendet, dass sie nicht gesättigtes Salzwasser oder gesättigtes Salzwasser einschließlich Solen und Meereswasser bedeutet. Das Wasser wird in die ölbasierten verfestigungsfähigen Flüssigkeitszusammensetzungen in einer ausreichend großen Menge für das Formen eines Schlamms mit einer Dichte von ungefähr 1.4 × 10³ bis ungefähr 1.8 × 10³ kg/m³ (ungefähr 12 bis ungefähr 15 Pfund pro Gallonen) mit eingeschlossen.
Um ein Aufschäumen zu verhindern, wenn die ölexterne Emulsion mit Wasser geformt wird, kann auf Wunsch ein Schaumbildungshemmer in die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung mit eingeschlossen werden. Obwohl verschiedene Schaumbildungshemmer angewendet werden können, besteht ein bevorzugter Schaumbildungshemmer aus Polypropylenglycol, und besonders hydrophobischer Silika und einem flüssigen Verdünnungsmittel. Ein solcher Schaumbildungshemmer ist kommerziell unter dem Markennamen „D-AIR 300 L^TM" von Halliburton Energy Services Corporation in Duncan, Oklahoma erhältlich. Wenn ein solcher angewendet wird, ist der Schaumbildungshemmer im allgemeinen in einer Menge von ungefähr 0.01% bis ungefähr 0.1% Massenanteil des Wassers der Zusammensetzung in derselben vorhanden.
Eine besonders bevorzugte ölbasierte verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeit der vorliegenden Erfindung für die Anwendung während des Auszementierens von Bohrlöchern umfasst ein oder mehrere langkettige Mineralöle, einen oberflächenaktiven Emulgator für das Emulgieren des Öls mit Wasser, wobei eine ölexterne Emulsion geformt wird, welche aus Alkylphenol-Hydroxypolyoxyethylen besteht, welches in einer Menge von ungefähr 0.01% bis ungefähr 1% Massenanteil des Wassers in der Zusammensetzung in derselben vorhanden ist, und einem oberflächenaktiven Entemulgator, welcher die ölexterne Emulsion über eine gewisse Zeitspanne hinweg entemulgiert, wenn die Emulsion mit externem Wasser in Kontakt gerät, welches einen ethoxylierten Alkylalkoholglycolether umfasst, welcher mit ungefähr 3 bis ungefähr 10 Molen Ethylenoxid ethoxyliert wird, und wobei der Alkylakohol ungefähr 12 bis ungefähr 16 Kohlenstoffatome beinhaltet, und wobei der vorgenannte oberflächenaktive Entemulgator in einer Menge von ungefähr 0.01% bis ungefähr 0.5% Massenanteil des Öls in der Zusammensetzung in derselben vorhanden ist, und einem Schaumbildungshemmer, welcher aus Polypropylenglycol, hydrophobischem Dispersionssilika und einem flüssigen Verdünnungsmittel besteht, welches in einer Menge von ungefähr 0.01% bis ungefähr 0.1% Massenanteil des Wassers in der Zusammensetzung in derselben vorhanden ist, einer hydraulisch verfestigungsfähigen Komponente, welche aus Flugasche der Klasse ASTM F besteht, welche in einer Menge von ungefähr 55% bis ungefähr 65% Massenanteil des Öls der Zusammensetzung in derselben vorhanden ist, einem hydrierten Kalk, welcher in einer Menge von ungefähr 5% Massenanteil der hydraulisch verfestigungsfähigen Komponente der Zusammensetzung in derselben vorhanden ist, und Wasser, welches aus einer Gruppe ausgewählt wird, welche aus Frischwasser und Salzwasser besteht, und welche in einer ausreichend großen Menge für das Formen eines Schlamms mit einer Dichte von ungefähr 1.4 × 10³ bis ungefähr 1.8 × 10³ kg/m³ (ungefähr 12 bis ungefähr 15 Pfund pro Gallone) in der Zusammensetzung vorhanden ist.
Gemäß der Methoden der vorliegenden Erfindung wird ein Spülschlamm mindestens zum Teil von der ölbasierten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzung der vorliegenden Erfindung verdrängt, wenn ein Bohrloch bis auf seine Gesamttiefe mit einem ölbasierten Spülschlamm gebohrt wird, und bevor der Spülschlamm in dem Bohrloch die Gelegenheit hat, seine Gelstärke wesentlich zu steigern. Der ölbasierte Spülschlamm wird normalerweise von der ölbasierten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzung auf eine Stufe über den Abschnitten des Bohrlochs verdrängt, welche Spalten, Drusen, und andere durchlässige Bereiche oder Zonen beinhalten. The ölbasierte Anbohrflüssigkeitszusammensetzung steigert ihre Gelstärke mit der Zeit nicht und kann einfach verdrängt werden, wenn sie über längere Zeit hinweg statisch innerhalb des Bohrlochs gestanden hat, d. h. auch noch nach einer Zeitspanne von bis zu zwei Wochen. Da der ölbasierte Spülschlamm nicht die Gelegenheit erhält, seine Gelstärke zu steigern, und da das Bohrgestänge Meißelschäfte mit großen Durchmessern und ähnliches umfasst, welche eine hohe ringförmige Velozität verursachen können, wird das Verdrängen des ölbasierten Spülschlamms mit Hilfe der ölbasierten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzung der vorliegenden Erfindung erzielt.
Wenn das Bohrloch zumindest zum Teil mit der ölbasierten Anbohrflüssigkeitszusammensetzung gefüllt ist, wird das einzuzementierende Bohrgestänge in das Bohrloch eingeführt. Je nachdem wieviel des Spülschlamms vorher verdrängt wurde, und je nachdem ob das Bohrgestänge in das Bohrloch eingeführt wird, während es mit der ölbasierten Anbohrflüssigkeitszusammensetzung gefüllt wird, wird ein Teil des Spülschlamms in dem Bohrgestänge verbleiben. Wenn die Bohrlochzementzusammensetzung durch das Bohrgestänge in den Ringraum hinein eingepumpt wird, werden der ölbasierte Spülschlamm und die ölbasierte Anbohrflüssigkeitszusammensetzung innerhalb des Bohrgestänges und des Ringraums vor der Bohrlochzementzusammensetzung hinweg verdrängt. Da der Ringraum die ölbasierte Anbohrflüssigkeitszusammensetzung beinhaltet, wird Spülschlamm, welcher in den Ringraum eintritt, nicht ausreichend Zeit haben, seine Gelstärke dort zu steigern, und kann deshalb von der Bohrlochzementzusammensetzung einfach verdrängt werden. Wenn ein Teil der ölbasierten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzung in Spalten oder anderen durchlässigen Bereichen oder Zonen des Bohrlochs verbleibt, nachdem der Ringraum mit Zement gefüllt wurde, wird sich diese letztendlich verfestigen und einen Eintritt oder Durchfluß von Formationsflüssigkeiten in den Ringraum hinein verhindern.
Um die Zusammensetzungen und Methoden der vorliegenden Erfindung weiter zu illustrieren möchten wir nun das folgende Beispiel aufführen.
Beispiel
Zwei ölbasierte Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung wurden mit Hilfe des folgenden Verfahrens vorbereitet. Eine langkettige Mineralölmischung („ESCAID 110^TM" von Exxon in Houston, Texas) wurde mit einem oberflächenaktiven Emulgator („TERGITOL NP-C49^TM" von der Union Carbide Corp. in Danbury, Conneticut) vermischt. Der oberflächenaktive Emulgator wurde dem Öl in einer Menge von 0.05% Massenanteil des Gewichts des Wassers hinzugefügt.
Als nächstes wurde hydrierter Kalk von einer in der u. a. Tabelle aufgeführten Menge zu Frischwasser hinzugefügt, wonach ein Schaumbildungshemmer („D-AIR 3000L^TM von Halliburton Energy Services, Inc. in Duncan, Oklahoma) in einer Menge von 0.1% Massenanteil des Gewichts des Wassers zu demselben hinzugefügt wurde.
Die Ölphase und die Wasserphase wurden dann kombiniert und kräftig gemischt, um die ölexterne Emulsion zu formen. Flugasche der Klasse ASTM F wurde dann in einer Menge von 58.33% Massenanteil des darin vorhandenen Öls zu der Emulsion hinzugefügt, wonach ein oberflächenaktiver Emulgator („SURFONIC^® L24-7" von Huntsman Petrochemical in Houston, Texas) in einer Menge von 024% Massenanteil des darin enthaltenen Wassers zu der Emulsion hinzugefügt wurde.
Die resultierende ölbasierte verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeitszusammensetzung wurde mit Hilfe der empfohlenen API-Praktiken 1013 des American Petroleum Instituts in Washington, D. C. auf ihre Rheologie, Gelstärke, ihren Flüssigkeitsverlust, und ihre Verfestigungszeit überprüft. Die Resultate dieser Tests sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
TABELLE Eigenschaften von ölbasierten Anbohrflüssigkeiten
Aus der oben aufgeführten Tabelle ist deutlich ersichtlich, dass die ölbasierten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung über ausgezeichnete Eigenschaften verfügen.

Claims

Eine ölbasierte, verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeit für die Anwendung während des Zementierens von Bohrlöchern, welche das Folgende umfasst: Öl; einen oberflächenaktiven Emulgator für das Emulgieren des vorgenannten Öls mit Wasser, wobei eine ölexterne Emulsion geformt wird; ein oberflächenaktiver Entemulgator, welcher die vorgenannte ölexterne Emulsion entemulgiert, wenn die Emulsion in Kontakt mit externem Wasser gerät; eine hydraulisch verfestigungsfähige Komponente, welche aus einer Flugasche der Klasse ASTM C oder einer Flugasche der Klasse ASTM F oder einer gleichwertigen Flugasche ausgewählt wird, zusammen mit einer Kalziumquelle; und Wasser, welches aus Frischwasser und Salzwasser ausgewählt wird, welches zu einer für das Formen eines Schlamms mit einer Dichte von 1.4 × 10³ bis 1.8 × 10³ km/m³ (12 bis 15 Pfund pro Gallone) ausreichend großen Menge vorhanden ist.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, bei welcher das vorgenannte Öl aus einem oder mehreren langkettigen Mineralölen besteht.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher der vorgenannte oberflächenaktive Emulgator aus Alkylphenol-Hydroxypolyoxyethylen besteht und in einer Menge von 0.01% bis 2% Massenanteil des in der vorgenannten Zusammensetzung vorhandenen Wassers vorhanden ist.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 1, 2, oder 3, bei welcher der vorgenannte oberflächenaktive Entemulgator aus einem ethoxylierten Alkylalkoholglycolether besteht, welcher mit 3 bis 10 Molen von Ethylenoxid ethoxyliert wird, und bei welcher der Alkylalkohol 12 bis 16 Kohlenstoffatome beinhaltet, und bei welcher der vorgenannte oberflächenaktive Entemulgator in einer Menge von 0.01% bis 1% Massenanteil des Öls der vorgenannten Zusammensetzung vorhanden ist.
Eine Zusammensetzung nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 4, bei welcher die vorgenannte hydraulisch verfestigungsfähige Komponente aus einer Flugasche der Klasse ASTM F oder einer gleichwertigen Flugasche besteht, zusammen mit einer Kalziumquelle, und bei welcher die vorgenannte Flugasche der Klasse ASTM F in einer Menge von 35% bis 85% Massenanteil des Öls der vorgenannten Zusammensetzung vorhanden ist.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 5, bei welcher die vorgenannte Kalziumquelle aus hydriertem Kalk besteht und in einer Menge von 5% bis 50% Massenanteil der Flugasche der Klasse F der vorgenannten Zusammensetzung vorhanden ist.
Eine Zusammensetzung nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 6, welche weiter einen Schaumbildungshemmer für das Entschäumen des vorgenannten Wassers beinhaltet, wenn dasselbe mit dem vorgenannten Öl gemischt wird.
Eine Zusammensetzung nach Anspruch 7, bei welcher der vorgenannte Schaumbildungshemmer aus einem Polypropylenglycol, einem hydrophobischen Dispersionssilika, und einem flüssigen Verdünnungsmittel besteht und in einer Menge von 0.01% bis 0.1% Massenanteil des Wassers der vorgenannten Zusammensetzung vorhanden ist.
Eine Methode für das Einzementieren eines Bohrgestänges in ein Bohrloch, welches einen ölbasierten Spülschlamm beinhaltet, wobei die Methode das Folgende umfasst: (a) das Einpumpen einer verfestigungsfähigen, ölbasierten Anbohrflüssigkeit nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 8 in das vorgenannte Bohrloch, für das Verdrängen von mindestens einem Teil des vorgenannten Spülschlamms aus dem vorgenannten Bohrloch, und daher das Verhindern des Verbleibens des vorgenannten Spülschlamms in den Spalten oder anderen durchlässigen Zonen innerhalb des vorgenannten Bohrlochs und das progessive Steigern der Gelstärke innerhalb desselben über einen bestimmten Zeitraum hinweg; (b) das Einführen des einzuzementierenden vorgenannten Bohrgestänges in das vorgenannte Bohrloch, wobei das vorgenannte Bohrgestänge und das Bohrloch zumindest zum Teil mit der vorgenannten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeit gefüllt werden; (c) das Pumpen und Verdrängen der vorgenannten Zementzusammensetzung durch das vorgenannte Bohrgestänge und in den Ringraum zwischen dem vorgenannten Bohrgestänge und den Wänden des vorgenannten Bohrlochs hinein, wobei der vorgenannte Spülschlamm und die vorgenannte verfestigungsfähige Anbohrflüssigkeitszusammensetzung innerhalb des vorgenannten Bohrgestänges und dem vorgenannten Ringraum aus denselben verdrängt wird, ausser derjenigen Abschnitte der vorgenannten verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzung, welche in Spalten oder anderen durchlässigen Zonen derselben zurückbleiben mag; und (d) das Belassen der vorgenannten Zementzusammensetzung in dem vorgenannten Ringraum und das Belassen der verbleibenden verfestigungsfähigen Anbohrflüssigkeitszusammensetzung in den vorgenannten Spalten oder anderen durchlässigen Zonen desselben für das Aushärten derselben zu einer harten, undurchlässigen Masse in denselben.
Eine Methode nach Anspruch 9, bei welcher das vorgenannte Wasser aus nicht gesättigtem Salzwasser, und vorzugsweise aus Meereswasser besteht.